食品化学研究论文

我看绿色化学化工所谓绿色化学化工，其定义是在化工产品生产过程中，从工艺源头上就运用环保的理念，推行源消减、进行生产过程的优化集成，废物再利用与资源化，从而降低了成本与消耗，减少废弃物的排放和毒性，减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起，使化学工业环境污染的治理 由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。这里应该分成两个部分讨论这个主题，首先应该先了解清楚什么是绿色化学。据了解，绿色化学又称环境无害化学，由此发展的技术称环境友好技术或洁净技术：即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少那些对人类健康、社区安全和生态环境有毒有害物质的使用和生产，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，在技术上和经济上可行的产品和化学过程。作为一名文科学生，想要清楚的了解这些原理之类的知识，实在困难。但是，无论属于哪个学科，面对一项有利于人类社会的发展的新理论，都应该树立正确的态度和观念。所以，首先有必要解释清楚这些技术或科学理念的理论来源及前因后果、带来的益处、发展方向、积极意义、发展前景及发展方式等等。首先，需阐述绿色化学产生的背景，也可以理解为产生的具体原因。分别有一、环境危机；二、能源危机。其中环境危机具体又包括：温室气体大量排放所导致的全球变暖问题、臭氧层遭到破坏、生物多样性的减少、森林面积减少，酸雨成灾、大气污染、土地荒漠化、海洋污染、淡水资源污染、城市垃圾的处理等问题。就是由于这些原因，导致我们赖以生存的家园越来越不适宜人类居住，所以，也将为人类敲响警钟。在不断促进科学发展的同时，也要回头看看我们所走过的路，不能一味地只向前看，而把身后置之不理，那将有可能造成很大的隐患。所以，人们在不断地探索更加优越的科学技术，以减少对生存环境和人类自身健康的破坏。所以现在所提出的绿色化学的理念的核心是：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。而绿色化工得理想的生产方式又是：一、充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；二、在无毒、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物；三、提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；四、生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。这一系列的理论知识如果都付诸于实践，那么将会大大提高我们的生活质量，对于人类的生存幸福指数也会做出巨大的贡献。绿色化学的理念的应用领域应该是很广泛的，不仅仅是工业生产方面，当然，在工业生产方面绿色化学的作用和意义是很重大的。当今，可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展，既要发展经济，又要保护自然资源和环境，使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。首先，绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后在，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号。经过十多年的研究和探索，绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则，这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。按照绿色化学的原则，在理想的化工生产方式是：反应物的原子全部转化为期望的最终产物。然后介绍绿色化学的十二项原则：一、防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。二、讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。三、较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。四、设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。五、溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料（如溶剂或析出剂），当不得已使用时，尽可能应是无害的。六、设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。七、用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。八、尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。九、催化作用——催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。十、要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。十一、防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。十二、特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。绿色化学的核心之二也就是五个"R"，即：第一是Reduction一一“减量”即减少“三废”排放；第二是Reuse——“重复使用”，诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，这是降低成本和减废的需要；第三是Recycling——“回收”可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求；第四是Regeneration——“再生”即变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径；第五是Rejection ——“拒用”,指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的，有毒副作用及污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用，这是杜绝污染的最根本方法。根据这十二项基本原则和它的核心内容，我们能够得出绿色化学的意义。正如其定义所阐述的那样，它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质、利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量 等等。从而在工业生产中体现出它的绿色性，如：在化工产品生产过程中，从工艺源头上就运用环保的理念，推行源消减、进行生产过程的优化集成，废物再利用与资源化，从而降低了成本与消耗，减少废弃物的排放和毒性，减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起，使化学工业环境污染的治理 ，由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。其优点也是很显而易见的，绿色化学与化工是解决全球污染问题的一种方法。与传统的污染处理不同，绿色化学与化工通过改变化学产品的结构与性质或产生工艺过程来减少或消除有害物质的产生与使用。绿色化学通过设计或重新设计化学物质的分子结构，使其具备所需的特性又避免或减少有毒基团的产生与使用。同时，绿色化学追求高选择性化学反应，副产品极少，甚至达到原子经济性，实现零排放。因此，绿色化学与化工不仅可以防止环境污染，亦可提高资源与能源的利用率，提高化工过程的经济效益，对化工过程的可持续发展具有巨大的推动作用。以各国的的应用为例，足以可见这一问题的重要性，这一项绿色理念也与我国所倡导的可持续发展思想是一致的。所以，为了更好的发展，应大力积极地推广，使更多的生产者能够顺应这一绿色环保的发展潮流。因此，无论是科学家、企业家、生产者还是普通居民，都应该树立绿色的环保观念，在产品的生产、销售、使用等方面随时运用环保的观念去考核它，这样不仅仅是有利于个人的健康生活，更是对居住环境及生存、发展等方面有了良好的保障。从而促进绿色产业的发展，循环经济的壮大。所以，有关专家，政府有关方面的工作人员等更应该加强宣传力度，使绿色化学化工的观念深入人心。

中国食品安全体系的缺陷论水活度监测在食品质量安全控制中的重要意义作者:培安公司民以食为天,食以安为先.食品安全问题是关乎国计民生的大事,已成为政府部门,科技界和消费者高度关注的重要领域.全球食源性疾病不断上升,恶性食品污染事件接二连三,世界范围内由食品安全引发的贸易纠纷不断,这些问题是影响各国经济发展,国际贸易以及国家声誉的重要因素(我国也不能例外).改革开放以来,我国在基本解决食物量的安全的同时,食物质的安全越来越引起全社会的关注;尤其是我国作为WTO的新成员,与世界各国间的贸易往来会日益增加;食品安全已经成为影响中国农业和食品工业竞争力的关键因素.从全球范围来看,由微生物引发的食源性疾病仍是头号食品安全问题.据世界卫生组织统计,在全世界每年数以亿计的食源性疾病患者中70%是由于食用了被微生物污染的食品的饮用水造成的.1999年年底,美国发生了历史上因食用带有李斯特菌的食品而引发的最严重的食物中毒事件.据美国疾病控制中心的资料,在美国密歇根州,有14人因食用被该菌污染了的"热狗"和熟肉而死亡,在另外22个州也有97人因此患病,6名妇女因此流产.2000年底至2001年初,法国发生李斯特菌污染事件,有6个人因食用法国公司加工生产的肉酱和猪舌头而成为李氏杆菌的牺牲品.2002年11月23日,由于一份样品在沙门氏菌检测中呈阳性,意大利"波利奥"奶酪公司(Pollio)召回分销到美国18个州的6600箱乳清干酪.日本除了发生"O157"大肠杆菌污染事件外还出现了血印牛奶金黄色葡萄球菌污染事件.2003年4月18日我国湖北省武汉市水果湖第一小学发生一起集体食物中毒时间.这所学校六年级三个班的近百名学生,在课余餐食用学校统一发给的"王牌熟食"豆干后,出现中毒症状.中毒事件原因已经查明,是进食微生物总数严重超标的豆干而引起的集体细菌性食物中毒.经湖北省卫生厅卫生监督局检验,"王牌熟食"豆干细菌总数超标19倍.在我国,截至2004年第二季度,卫生部共收到重大食物中毒事件报告205起,中毒6329人,死亡156人.2000年-2002年,中国疾病预防控制中心(CDC)营养与食品安全研究所对全国部分省市的生肉,熟肉和乳制品,水产品,蔬菜中的致病菌污染做了连续的质量监测.结果表明微生物型食物中毒仍居首位,占,化学性中毒占,动植物性和原因不明的食物中毒10%左右.表1为我国1990-1999年食物中毒状况.由此可以看出,微生物污染导致的食物中毒同时也是影响中国食品安全的主要因素.表1 我国1990-1999年食物中毒状况[1]病因中毒起数构成(%)中毒人数微生物性食物中毒化学性食物中毒有毒的动植物中毒其他原因不明食品安全的管理模式强调"从农田到餐桌"全过程管理,即以预防为主的原则来减低微生物引起的食源性危害.在食品的加工,储存和销售过程中,食品原料受到外界环境微生物的侵染,加之杀菌不彻底,以及储运方式不得当等造成的微生物污染,是导致食品腐败变质,威胁消费者健康的主要原因.只有有效地控制食品生产各个环节中潜在的微生物污染问题,食品工业才能生产出让消费者放心的食品.水分活度的控制是阻止有害微生物生长的关键因素.在美国,联邦法规第21款中已经明确规定,水分活度是检验食品安全性的重要指标.同时,美国食品药品监督管理局(FDA)所规定的食品生产过程良好操作规范(GMP)中明确地把水分活度定义为反应食品安全性的重要指标.在危害分析关键控制点(HACCP)监测系统中明确定义:"可通过限制水分活度来控制微生物病原体的生长."美国规定,库存食品水分活度超过就不能上市销售,在日本规定,库存食品水分活度超过就不能上市销售.然而,在我国还没有这样的相关规定出台.那么什么是食品的水分活度呢 水分活度的监测对保证控制食品质量安全具有什么样的意义呢作为热力学概念,水分活度是描述食品中的水分所处的一种能量状态,它与食品体系的吉布斯自由能(Gibbs Free Energy)有较强的相关性.它是表示水分的逃逸趋势(逸度)的指标;表示食品中的水与其他物质结合的紧密程度.虽然水分含量和水分活度都是用来描述水分存在的状态,但是水分活度是与食品的质量安全最相关的因素.严格意义上,我们把食品中水的逸度与纯水的逸度之比称为水分活度(water activity) ------食品中水的逸度f0 -------纯水的逸度水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽压来表示,在低压或室温时,f/f0 和P/P0之差非常小(时才能生长繁殖;其次是酵母菌,要求Aw>,再次是霉菌,在Aw为时就开始繁殖.另外,同属而不同种的微生物对Aw要求也不完全相同.其次,Aw值对微生物代谢活性也有影响.降低Aw值可以使微生物的生长速度降低,进而,食品腐败速度,微生物产毒数量以及微生物代谢活性也会降低.值得注意的是,中止不同的代谢过程所需的水活性值不同.例如,对于细菌形成孢子所需的Aw值比它们生长的值要高.毒素的产生是与人体健康最有关系的微生物代谢活动.当控制Aw在一定范围内可有效抑制某些产毒菌株产毒(如金黄色葡萄球菌的繁殖和肠毒素的形成).霉菌的污染对食品的危害十分严重,一般认为产毒霉菌的生长所需的水活性值要比其毒素形成所需的水活性值低.另外,由于代谢水的产生,生长的霉菌可使生长环境的Aw值增加.因此,在有生毒细菌或霉菌存在的食品中,毒素的存在是极有可能的.由此可以看出对于食品水分活度的监控具有重要的现实意义.再次,Aw值对微生物抗热性同样具有影响.加热是抑制或杀死食品中微生物的常用有效方法,不同微生物及其孢子的抗热性不同.决定细菌的抗热性的诸因素中,热溶剂的物理性质,化学组成和Aw值等都是很重要的.一般来说,细菌孢子的抗热性随Aw值的降低而增强,在Aw为～的范围内最强.有时,在高浓度溶液中细菌的热抗性比在稀溶液中低,因为溶质本身在加热过程中会加重细胞的热毁坏.所以,通过对预杀菌的食品物料水分活度的检测,可初步判断热杀菌的效果.第四,Aw值对微生物存活能力有明显的影响.不能生长的微生物会逐渐死亡.因此,如果食物的Aw值低于微生物生长的最低值,那么微生物的数量就会慢慢减少.通过对沙门氏菌,金黄色葡萄球菌等食物毒性微生物的生存与Aw之间的关系的研究证明:在Aw值较低的食品中细菌孢子数会降低,这样的食品在储藏过程中甚至会变成无菌的.食物中带有的寄生虫的生存也受低Aw值的影响,这些寄生虫在冷冻或干燥过程中可被杀死.在研究肉中旋毛虫在干燥过程中的生存情况时观察到:在发酵香肠中当Aw值降低到一定数值时,这些寄生虫就会失活,从以上所述可以得出这样的结论:通过选择合适的条件(Aw值,pH 值,湿度,保鲜剂等),可减少或杀死微生物,从而提高食品稳定性和安全性.通过以上的论述,我们可以看出,水分活度对微生物的影响十分显著,水分活性是食品质量控制中的一个重要指标.在食品领域及时监控水分活性,可有效地估价食品的安全性和稳定性.一般,Aw值在间的食品属高湿食品,—属于中湿食品,属低湿食品.高湿食品腐败是由于细菌,中湿食品腐败主要是由于霉菌和酵母,在低湿食品上,微生物一般不生长,但低湿食品质量方面也依赖于Aw.另外,水分活度可用于高湿和中湿食品微生物安全和质量稳定性的预测[9-12].表2 水分活度与食品中微生物的生长Aw范围在Aw的低限下不能生长的微生物食品～假单胞菌,埃希氏菌,变形菌,贺氏菌,克雷伯氏菌,芽孢杆菌,魏氏杆菌,一部分酵母极易腐败的新鲜食品,水果,蔬菜,肉,鱼和乳制品罐头,熟香肠和面包.含约40 %( W/W) 蔗糖或7 %NaCl 的食品～沙门氏菌,副溶血性弧菌,沙雷氏菌,乳杆菌,球菌,赤酵母,红酵母,部分霉菌奶酪,咸肉和火腿,某些浓缩果汁,蔗糖含量为55 %( W/W) 或含12 % NaCl 的食品～多酵母,微球菌发酵香肠,蛋糕,干奶酪,人造黄油及含65 %蔗糖( W/W) 或含15 % NaCl 的食品～大部分霉菌,金黄色葡萄球菌,拜耳酵母,德巴利酵母大多数果汁浓缩物,甜冻乳,巧克力糖,枫糖浆,果汁糖浆,面粉,大米,含15~17 %水分的豆类,水果糕点,火腿,软糖～大部分嗜盐细菌果酱,马莱兰,橘子果酱,杏仁软糖,果汁软糖～嗜旱霉菌含10 %水分的燕麦片,牛扎糖块,勿奇糖( 一种软质奶糖) ,果冻,棉花糖,糖蜜,某些干果,坚果,蔗糖～高渗酵母,少数霉菌含15~20 %水分的干果, 某些太妃糖和焦糖,蜂蜜< 任何微生物都不能生长在预测食品的安全性和预测有关微生物生长,生化反应速率等方面,水分活性扮演着极其重要的角色.通过测定和控制食品的水分活性,可以做到以下几点:(1)预测哪种微生物是潜在的腐败和污染源;(2)确保食品的物理,化学稳定性;(3)使非酶氧化反应和脂肪非酶氧化降到最小;(4)延长酶的活性;(5)优化食品的物理性质,如质构和货架期[13].水分活度检测在肉类质量控制中的作用.水分活性是影响肉品保鲜的重要栅栏因子.众所周知,微生物可在各种肉与肉制品上生长繁殖,微生物的污染和繁殖可直接导致肉品的腐败变质,从而影响肉品的卫生质量,严重时还可引起食物中毒,微生物与肉品保鲜的关系不言而喻.微生物的正常生长繁殖必须满足三个主要条件:(1)营养条件,肉和肉制品是微生物生长繁殖最好的培养基之一;(2)温度,一般来说,温度高,生长繁殖快,反之就慢;{3)适量的水(一定的水分活性).三者具备,微生物便可很好地生长繁殖,否则微生物的生长繁殖都将受到影响.在这三个主要条件中,水分活性与微生物的关系极为密切,因为任何一种微生物在食品(包括肉与肉制品)中进行正常的生长繁殖,都要求有一个最低的水分活性值,在该值以下微生物不能正常生长繁殖.换言之,一种肉制品的Aw值直接影响着该肉制品可能污染的微生物的种类和数量,进而影响着对该肉制品采取的防腐保鲜措施.因而,一直以来水分活性都披视为肉制品保鲜的重要栅拦因子,在同等条件下,Aw值低,肉品保存期长.Aw值与肉品保鲜期的关系宏观上可以下图表示:自从水分活性概念被引入食品科学研究领域后,水分活性理论被广泛用于指导生产.目前生产实践中的许多措施都是降低肉制品的Aw值来抑制微生物的正常生长繁殖,以达到保鲜的目的,如干燥法,冻结法,腌渍法等[14].在肉制品中,肉干,肉脯,肉松等干肉制品的Aw多为～,故被看作是低Aw的安全食品.除了这几类干肉制品外,其他肉制品的水分活度通常高于.而这些肉制品占市场份额较大,因此,及时检测水分活度,对控制肉制品在贮存期的品质变化有重要意义.夏大勇等人在调查中采到一袋超过了保质期有10个月的肉松,检测水分活性值为,感官检查:色择褐黄,比正常黄色深一些,肉香昧减弱,无腐败现象.不难看出, Aw值更能反映干制品内在质量变化的趋势[15].水分活度检测在水产品质量控制中的作用.根据文献资料,新鲜水产原料的Aw一般在—,腌制品为—,干制品为— <时,细菌不能生长;Aw<时,大多数霉菌不能生长;Aw<时,大多数嗜盐菌生长受抑制;Aw<时,霉菌的生长完全受抑制.通常对烤鱼片,鱼糜干制品等方便食品要求水分活度在—范围之间,在这一水分活度下,细菌已很难存活,能生长的有一些耐干燥霉菌,只要在加工 ,包装,运输过程中采取防霉措施,就能达到较长时间贮藏的目的.由于在较低水活度条件下,食品中的微生物数量有下降趋势.现在,食品科技界正在探索按预定要求控制一些食品的Aw值,以达到免杀菌保存食品的可能性.虾仁制品的干制是通过降低虾肉中的含水量与水分活度(Aw),以抑制微生物的繁殖,达到长期保存的目的.一般Aw<时,贮存更加安全,但虾肉干制到Aw<时,水分含量已降至15%以下,得到的产品干硬,食用品质变差.为维持其相对较高的含水量同时还能防止腐败,需要找到一个适当的平衡点.江南大学食品科学与安全教育部重点实验室的伍玉洁等人进行了水分活度对干制虾仁产品的货架寿命和质构的影响试验,研究表明,通过分析比较Aw与水分含量的关系,保藏过程中细菌菌落总数的变化以及南美白对虾虾体的弹性和硬度等质构参数,发现当Aw控制在—范围,水分含量在25%(W/W)时,常温保藏的南美白对虾干制产品在口感及微生物指标等方面可取得较好的平衡.水分活度检测在粮油制品质量控制中的作用.蛋糕等粮油制品在保藏过程中会因微生物的滋生而不能食用,微生物的滋生又包括两个方面,即发霉和腐败.蛋糕发霉主要是指霉菌在蛋糕上大量繁殖,可从外表观察到呈绒毛状的各种颜色的斑点,而且有些霉菌会产生对人体有害的毒素.污染蛋糕的霉菌群种类很多,有青霉菌,青曲菌,根霉菌,精曲菌及白霉菌等.蛋糕腐败,主要是指蛋糕受到细菌中的马铃薯杆菌等的侵袭繁殖而引起的腐败变质.霉菌的作用在粮油制品的腐败变质中起到了主要的作用.微生物的控制有诸多方法,国内外有很多人做过研究,比如控制原料成分,活性包装材料,充气包装,添加脱氧剂,选择保藏环境等.然而,最有效的方法还是将蛋糕制成不适合微生物生长的体系,也就是调整蛋糕的水分活度再辅以抗菌剂[16].中国农业大学胡胜群等进行了pH,抗菌剂浓度以及水分活度对奶油蛋糕(磅蛋糕)模拟培养基中微生物生长的影响试验,结果说明,微生物生长速度随水分活度升高而加快,通过降低蛋糕的水分活度(左右)微生物的生长受到明显抑制.水分活度监测在冰淇淋品质控制中的作用在冰淇淋浆料中,水分含量为60% ～70%,但水分活度却较低,冰淇淋浆料的总固形物含量越多,则水分活度越低.水分活度影响冰淇淋的抗融化度,抗变形度,质地的松软度或坚实度,影响冰晶的数量,颗粒度,结构,分布位置和定向.要控制冰淇淋品质首先要控制水分活度.天津商学院食品系的杨湘庆,沈悦玉通过试验证明控制浆料中的水分活度可以很好的控制冰淇淋品质.总之,对水分活度的监控在保证食品质量安全上具有十分重要的意义.我国加入世界贸易组织后,食品进出口贸易将是我国重要的经济活动.然而,它也对我国食品安全性保证问题提出了新的挑战;即使在国内生产和消费的食品也面临着新的挑战.城市化进程加快,人们对食品的运输和加工需求变得更大,农业生产与食品工业融为一体.食品生产和流通模式发生改变,食物比以往流通得更远,需要运输的时间也相对更长.食品从生产到保藏,再从流通到消费;这样一系列的过程,都要求有效及时的质量监测.无论是站在生产者的角度还是站在政府的角度来看,有效的预防措施是保证食品安全性的关键所在.因此,食品工业在实施HACCP体系的同时,应该对食品水分活度给予高度的重视,因为进行水分活度的实时检测是确保食品质量安全的有效过程控制手段.参考文献:[1] 陈锡文,邓楠.中国食品安全战略研究[M],北京:化学工业出版社,[2] 陈锡文,邓楠.中国食品安全战略研究[M],北京:化学工业出版社,[4] 李琳,万素英.水分活度(Aw)与食品防腐,中国食品添加剂,2000(4):33-36[5] Food preservatives 和 .Gould著.1991年[6] Preservatives in the food,pharmaceutical and environmental .和著,1987年[7] and preservatives for industrial and agricultural W .Flick 著, 1987年[8] 食品化学.韩雅珊主编,1996年[9] 莱斯特.水分活性与食品保藏.肉类研究,1996(3):44-49[10] 卞科.水分活度与食品储藏稳定的关系[J].郑州粮食学院学报,1997(4):41～48.[11] 曾庆孝.食品加工与保藏原理[M].化学工业出版社,2002,158～164.[12] 曹玉兰. 水分活性对控制食品安全和质量的稳定作用. 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